Perché i girasoli seguono il Sole e come fanno a muoversi? Come funziona l’eliotropismo

Le piante hanno bisogno di luce per poter fare la fotosintesi clorofilliana, necessitano di fotoni per riuscire ad autoprodursi nutrimento ma anche per fruttificare e fiorire. La seguono, ne sono calamitate. Ma ci sono alcune piante che sono particolarmente brave a farlo, per esempio i girasoli. Sono “campioni” di tracciamento solare, seguono il movimento del sole durante la giornata rivolgendo la parte apicale del fiore verso la luce. Il meccanismo biologico che permette questo fenomeno, chiamato eliotropismo, è legato a recettori sensibili alla luce solare che attivano ormoni che stimolano lo sviluppo del fusto in maniera differenziata tra la parte in ombra e quella illuminata. Ma perché orientarsi al sole è così importante? Tra le ipotesi più accreditate, questo avrebbe il vantaggio di aumentare l’attrazione da parte di api e altri impollinatori, aumentando le chance di riproduzione.

Come fanno i girasoli a seguire il sole

I comuni girasoli (Helianthus annuus) sono amanti del sole, lo seguono con dedizione lungo tutto il suo percorso giornaliero. Non a caso è stato scelto un nome scientifico che richiama proprio il loro stretto rapporto con esso. Ogni giorno, al sorgere del sole, i girasoli iniziano una danza organizzata volgendo il fiore verso la luce che arriva da est e proseguono ruotando lentamente verso ovest, dove il sole tramonterà. Durante la notte, poi, i fiori ruotano nuovamente volgendosi verso est, pronti in attesa del nuovo Sole che verrà. In breve, si piegano verso ovest di giorno e verso est di notte.

Gran parte degli studi scientifici a riguardo riporta come questo movimento sia dovuto a un delicato meccanismo di crescita del fusto, che lo fa “allungare” da un lato o dall’altro in base alla provenienza dei raggi solari. Si attiverebbero dei segnali luce-dipendenti che agiscono grazie a ormoni vegetali che stimolano la crescita localizzata. In particolare le lunghezze d’onda che corrispondono alla cosiddetta luce blu vanno ad attivare dei recettori chiamati fototropine situate sullo stelo, stimolando degli ormoni chiamati auxine a concentrarsi sul “lato” in ombra. Le auxine stimolano lo sviluppo cellulare facendo allungare lo stelo dalla parte meno illuminata, quindi piegando il fiore a favore del sole.

Il tipico schema di movimento si svolge in questo modo:

• All’alba la luce proveniente da est colpisce i fiori di girasole che si trovano nella posizione ideale per intercettare i raggi solari, essendo già piegati in quella direzione;
• La porzione di fusto che volge verso est (per intenderci quella che sarà maggiormente esposta all’ombra durante la giornata) verrà stimolata da alcuni ormoni vegetali a duplicare le cellule vegetali da quel lato del fusto. Se ne traduce in un progressivo piegamento del fiore verso ovest;
• Durante la notte crescono maggiormente le cellule del fusto rivolte verso ovest, facendo piegare nuovamente il fiore verso est, permettendo al ciclo di ricominciare con l’alba.

Se però confrontiamo girasoli cresciuti in ambienti chiusi con quelli cresciuti all’esterno – e quindi illuminati dalla sola luce artificiale o da luce naturale – i geni attivati sono diversi. In laboratorio la luce blu attiva i geni associati alla fototropina e fa crescere i girasoli in direzione della luce, mentre nel caso dei girasoli esposti al sole il comportamento è oscillatorio e i livelli di fototropine sembrano mantenersi invariati tra le diverse porzioni dello stelo. Anche schermando alcune lunghezze d’onda c’è stata comunque risposta. Deve esserci quindi qualcos’altro che fa piegare i girasoli in presenza di luce solare, probabilmente dei geni ancora ignoti.
Il tutto appare inoltre legato all’orologio interno della pianta, il cosiddetto ritmo circadiano che regola il funzionamento dell’organismo durante l’arco delle 24 ore. I girasoli sembrano anticipare l’alba e coordinare l’apertura dei fiori per entrare in contatto con gli impollinatori mattutini.

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Di Nicole Pillepich

Questo processo, ancora in parte sconosciuto, necessita di essere approfondito. Sono diverse le linee di ricerca che potrebbero portare a nuove scoperte: lo studio dei fotorecettori e il modo in cui essi ricevono la luce, la tipologia di luce prediletta per lo svolgimento di alcuni meccanismi e le conseguenti reazioni a catena, l’analisi dei geni coinvolti nei processi di crescita e i pathway di segnale che cooperano nei ritmi circadiani vegetali.
Insomma, c’è ancora tutto un mondo da scoprire dietro un comunissimo, ma mai banale, girasole.

Differenza tra fototropismo ed eliotropismo

Per le piante è fondamentale “rincorrere” la luce, sia essa naturale o artificiale. Si muovono e si orientano verso la fonte da cui provengono le onde elettromagnetiche per poter essere irradiate da fotoni, “pacchetti” di energia che attivano quelle che potremmo chiamare amichevolmente le industrie fotosintetiche, meglio dette fotosistemi. Questo per quanto riguarda la fotosintesi, ma la luce non serve solo come “nutrimento” della pianta: serve anche a regolare i ritmi giornalieri e stagionali, la fruttificazione e la crescita.

Non tutti i tipi di luce, però, sono uguali e non vanno bene allo stesso modo: la luce ultravioletta ha specifici effetti sui vegetali, così come la luce blu e quella infrarossa. Lo spettro elettromagnetico non è lo stesso, così come fa differenza per noi (anche sul nostro umore e sui ritmi circadiani) essere illuminati da un raggio di sole in giardino o da una lampada dentro casa. Sono due cose completamente diverse. Lo stesso vale anche per le piante e questo rincorrere la luce ha due nomi diversi ed effetti diversi, in base alla fonte di provenienza.

Se parliamo di fototropismo intendiamo il fenomeno di orientamento vegetale rispetto a una fonte luminosa, mentre se intendiamo il tracciamento del sole dobbiamo parlare di eliotropismo (dal greco hḕlios = Sole e tropìa = cambiamento).

Il termine fototropismo fu utilizzato la prima volta da Augustin Pryamus de Candolle e successivamente da Charles Darwin per riferirsi a qualsiasi forma di movimento che le piante compiono in risposta alla luce incidente. Possiamo inoltre fare una distinzione e parlare di tropismo positivo o negativo se l’orientamento è rispettivamente rivolto verso la fonte di luce o in direzione opposta ad essa. Tipicamente le radici crescono nel terreno (effetto negativo, opposto rispetto alla fonte luminosa) mentre i fiori e gli steli verso l’alto (effetto positivo, rivolto verso la fonte luminosa). Di contro, l’eliotropismo coinvolge tipicamente le porzioni aeree vegetali ed è un movimento più dinamico e oscillatorio.